Linearyzatory czujników temperatury

Podobne dokumenty
Wydział Elektryczny, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Laboratorium Przetwarzania i Analizy Sygnałów Elektrycznych

POMIARY TEMPERATURY I

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych Laboratorium Metrologii I. Grupa. Nr ćwicz.

SERIA II ĆWICZENIE 2_3. Temat ćwiczenia: Pomiary rezystancji metodą bezpośrednią i pośrednią. Wiadomości do powtórzenia:

SENSORY i SIECI SENSOROWE

Pomiary Elektryczne Wielkości Nieelektrycznych Ćw. 7

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

R 1. Układy regulacji napięcia. Pomiar napięcia stałego.

POMIAR TEMPERATURY TERMOLEMENTAMI I TERMOMETRAMI REZYSTANCYJNYMI

WAT - WYDZIAŁ ELEKTRONIKI INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH. Przedmiot: CZUJNIKI I PRZETWORNIKI Ćwiczenie nr 1 PROTOKÓŁ / SPRAWOZDANIE

Ćwiczenie nr 9. Pomiar rezystancji metodą porównawczą.

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

Temat: Zastosowanie multimetrów cyfrowych do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych

Pomiar wielkości nieelektrycznych: temperatury, przemieszczenia i prędkości.

WYDZIAŁ PPT / KATEDRA INŻYNIERII BIOMEDYCZNE D-1 LABORATORIUM Z MIERNICTWA I AUTOMATYKI Ćwiczenie nr 9. Czujniki temperatury

Ćwiczenie: "Mierniki cyfrowe"

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

ĆWICZENIE 5. POMIARY NAPIĘĆ I PRĄDÓW STAŁYCH Opracowała: E. Dziuban. I. Cel ćwiczenia

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Ćwiczenie 8 Temat: Pomiar i regulacja natężenia prądu stałego jednym i dwoma rezystorem nastawnym Cel ćwiczenia

WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYK STATYCZNYCH PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

Ćwiczenie 1 Metody pomiarowe i opracowywanie danych doświadczalnych.

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI ĆWICZENIE NR 3 L3-1

Ćwiczenie 4: Pomiar parametrów i charakterystyk wzmacniacza mocy małej częstotliwości REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Ćwiczenie: "Pomiary rezystancji przy prądzie stałym"

Ćwiczenie 14. Sprawdzanie przyrządów analogowych i cyfrowych. Program ćwiczenia:

Miernictwo - W10 - dr Adam Polak Notatki: Marcin Chwedziak. Miernictwo I. dr Adam Polak WYKŁAD 10

BADANIE STATYCZNYCH WŁAŚCIWOŚCI PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

FIZYKA LABORATORIUM prawo Ohma

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 121: Termometr oporowy i termopara

Zespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu

Ćwiczenie nr 254. Badanie ładowania i rozładowywania kondensatora. Ustawiony prąd ładowania I [ ma ]: t ł [ s ] U ł [ V ] t r [ s ] U r [ V ] ln(u r )

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA LABORATORIUM POMIARÓW WIELKOSCI NIEELEKTRYCZNYCH. Instrukcja do ćwiczenia. Pomiary temperatur metodami stykowymi.

Laboratorium Podstaw Pomiarów

Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.

Pomiar rezystancji metodą techniczną

Badanie wzmacniacza operacyjnego

Ćwiczenie 14 Temat: Pomiary rezystancji metodami pośrednimi, porównawczą napięć i prądów.

Laboratorium z Układów Elektronicznych Analogowych

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych Laboratorium Metrologii II. 2013/14. Grupa: Nr. Ćwicz.

Ćwiczenie nr 3 Sprawdzenie prawa Ohma.

Pomiar podstawowych wielkości elektrycznych

Czujniki i Przetworniki

Ćw. 2: Analiza błędów i niepewności pomiarowych

POMIAR NAPIĘCIA STAŁEGO PRZYRZĄDAMI ANALOGOWYMI I CYFROWYMI. Cel ćwiczenia. Program ćwiczenia

Laboratorium Metrologii

ZAKŁAD ELEKTRYCZNY Laboratorium Wielkości Elektrycznych Małej Częstotliwości Robert Rzepakowski

WYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE

Ile wynosi całkowite natężenie prądu i całkowita oporność przy połączeniu równoległym?

Ćwiczenie nr 11. Projektowanie sekcji bikwadratowej filtrów aktywnych

Ćwiczenie nr 10. Pomiar rezystancji metodą techniczną. Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się z różnymi metodami pomiaru rezystancji.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM WZORCUJĄCEGO Nr AP 074

Badanie obwodów rozgałęzionych prądu stałego z jednym źródłem. Pomiar mocy w obwodach prądu stałego

Przyrządy i przetworniki pomiarowe

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7. Pomiar mocy czynnej, biernej i cosφ

Piezorezystancyjny czujnik ciśnienia: pomiar i wyznaczenie parametrów metrologicznych czujnika i przetwornika ciśnienia

Tranzystory bipolarne. Podstawowe układy pracy tranzystorów.

DTR.AT.01. APLISENS PRODUKCJA PRZETWORNIKÓW CIŚNIENIA I APARATURY POMIAROWEJ DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA

Tranzystory bipolarne. Właściwości wzmacniaczy w układzie wspólnego kolektora.

ε (1) ε, R w ε WYZNACZANIE SIŁY ELEKTROMOTOTYCZNEJ METODĄ KOMPENSACYJNĄ

ZASADY DOKUMENTACJI procesu pomiarowego

Ćwiczenie 4 Badanie uogólnionego przetwornika pomiarowego

Technik elektronik 311[07] moje I Zadanie praktyczne

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

Przetworniki cyfrowo-analogowe C-A CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE

Ćwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy

BADANIE DIOD PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Przetworniki cyfrowo analogowe oraz analogowo - cyfrowe

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem bipolarnym (2 h)

Rozkład napięcia na łańcuchu izolatorów wiszących

Badanie właściwości tłumienia zakłóceń woltomierza z przetwornikiem A/C z dwukrotnym całkowaniem

STABILIZATORY NAPIĘCIA I PRĄDU STAŁEGO O DZIAŁANIU CIĄGŁYM Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

PRZYRZĄDY POMIAROWE. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

4. Schemat układu pomiarowego do badania przetwornika

Ćwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych

Termodynamika. Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki II rok inż. Pomiar temperatury Instrukcja do ćwiczenia

Elektroniczny pomiar rezystancji

KONDUKCYJNA WYMIANA CIEPŁA - STYKOWY POMIAR TEMPERATURY

Stanowisko do badania zjawiska tłumienia światła w ośrodkach materialnych

Pętla prądowa 4 20 ma

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Pomiar mocy czynnej, biernej i pozornej

WAT WYDZIAŁ ELEKTRONIKI INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

SPRAWDZANIE SŁUSZNOŚCI PRAWA OHMA DLA PRĄDU STAŁEGO

Metodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)

Laboratorium Elektroniczna aparatura Medyczna

Badanie żarówki. Sprawdzenie słuszności prawa Ohma, zdejmowanie charakterystyki prądowo-napięciowej.

Ćw. 1&2: Wprowadzenie do obsługi przyrządów pomiarowych oraz analiza błędów i niepewności pomiarowych

Wyznaczanie cieplnego współczynnika oporności właściwej metali

13 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Ćwiczenie 9. Mostki prądu stałego. Program ćwiczenia:

Ćw. 1: Wprowadzenie do obsługi przyrządów pomiarowych

POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA w Kielcach WYDZIAŁ MECHATRONIKI I BUDOWY MASZYN KATEDRA URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH LABORATORIUM FIZYKI INSTRUKCJA

Rozkład napięcia na łańcuchu izolatorów wiszących

Analiza korelacyjna i regresyjna

WYDZIAŁ PPT / KATEDRA INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ D-1 LABORATORIUM Z MIERNICTWA I AUTOMATYKI Ćwiczenie nr 3 i 4. Przyrządy wirtualne

Transkrypt:

AiR Pomiary przemysłowe ćw. seria II Linearyzatory czujników temperatury

Zastosowanie opornika termometrycznego 100 do pomiaru temperatury Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów ze sposobami aproksymacji nieliniowej charakterystyki rezystora termometrycznego 100 linią prostą. Zadaniem ćwiczącego jest optymalny dobór parametrów prostej oraz znaczenie nieliniowości czujnika. Wprowadzenie do tematu Platynowe oporniki termometryczne są często stosowane do pomiaru temperatury w przedziale od -00ºC do 850ºC metodami elektrycznymi. Zaletą czujników platynoch jest jednoznacznie zdefiniowana charakterystyka (norma PN-83/M.-5385, stosunkowo szeroki zakres temperaturo, wadą zaś znaczna nieliniowość. W zakresie temperatur od 0ºC do 850ºC rezystancja określona jest zależnością R R (1 AT B (1 0 T w której : R0 opór noalny rezystora termometrycznego w temperaturze 0ºC (100Ω dla 100, A = 3,9080* 10-3 ºC -1, B = -5,80* 10-7 ºC -. W technice pomiarowej pożądana jest liniowa zależność pomiędzy mierzoną wielkością fizyczną a wartością otrzymywaną na jściu czujnika. W przypadku niewielkiego zakresu zmian temperatury w pobliżu 0ºC, pomija się człon kwadrato we wzorze (1. Otrzymuje się przybliżoną, ale liniową zależność na rezystancję czujnika termometrycznego w funkcji temperatury RL(T=R0 + R0 A T (

R L (T R [] R 0 (1+AT R 0 BT R (T R 0 (1+AT+BT R L (T =R (T T =0 T [ 0 C] T R 0 Rysunek 1. Aproksymacja charakterystyki PT100 linią prostą (poięcie członu R 0 B T. Różnica pomiędzy RL a R rośnie proporcjonalnie do kwadratu temperatury. R = RL - R = R0 B T. (3 Największy błąd poższej metody linearyzacji jest przy temperaturze będącej zakresem pomiarom i nosi R = R0 B T, gdzie T górny zakres pomiaro. Dokładniejszym, liniom przybliżeniem charakterystyki czujnika 100 jest przeprowadzenie prostej przecinającej się z krzywą R = f(t na końcach zakresu pomiarowego R R RL R T (4 T T gdzie T, T to odpowiednio temperatura imalna i temperatura maksymalna zakresu pomiarowego a R(T, R(T to rezystancje czujnika 100 w temperaturze T i T. Po wstawieniu do zależności (4 wartości R(T i R(T obliczonych ze wzoru (1 otrzymuje się ( 0 0 R L T R (1 AT BT R [ A B( T T ] T (5

R L (T =R (T R [] R 0 (1+AT+BT R L (T =R (T T T sr T [ 0 C] T Rysunek. Aproksymacja charakterystyki PT100 linią prostą przecinającej się w dwu punktach. Różnica R = RL - R = R0[ AT BT B( T T T BT ] jest największa gdy d R ' R 0 co zachodzi w środku zakresu temperaturowego dt T sr T T. Różnicę R można zmniejszyć o połowę przesuwając równolegle w górę charakterystykę RL=f(T. Do dokładniejszej linearyzacji Charakterystyk temperaturoch czujników platynoch były budowane układy linearyzujące o konstrukcjach bardziej lub mniej złożonych, realizujące różne zasady działania. Obecnie problem linearyzacji został rozwiązany przez twórców układów scalonych produkujących jednoukładowe linearyzatory analogowe. Technika mikroprocesorowa umożliwia obliczanie temperatury z rezystancji opornika termometrycznego. Po przekształceniu wzoru (1 temperaturę znacza się z zależności A A 1 R T( R 1 B B B (6 R0 Nieliniowość Charakterystyki oraz Rezystancja R0 w temperaturze 0ºC utrudnia bezpośrednie zamianę rezystancji na stopnie Celcjusza lub bezpośrednie podłączenie do wejścia przetwornika analogowo cyfrowego. W takich przypadkach stosuje się wejścio układ formujący. Przykład Do pomiaru temperatury z zakresie od 0ºC do 800ºC stosowany jest opornik termometryczny 100 zasilany ze źródła prądowego o wartości 1mA. Przy 0ºC napięcie na 100 nosi

100mV zaś przy 800ºC 390,6mV. Zakres dopuszczalnego napięcia na wejściu przetwornika A/C nosi od 0V do 5V. kład formujący spowoduję, że przy 0ºC na wejście przetwornika podane będzie napięcie 0V a przy 800ºC 5V. kład formujący. Na rysunku przedstawiony jest schemat układu formującego sygnał napięcio z czujnika 100 spowodowany przepływem prądu I.Wzmacniacz różnico A sumuje napięcie DC ze wzmocnionym przez wzmacniacz A1 sygnałem napięciom z czujnika 100. I A1 A 100 K K = 1 Rysunek 3. Schemat bloko układu formująco - dopasowującego Napięcie na jściu układu formującego zależne jest od rezystancji termoopornika ( R I R K (7 DC Przykłado sposób obliczania parametrów układu formującego. Zadaniem jest obliczenie parametrów układu formującego (wzmocnienie K oraz przesunięcie DC tak aby woltomierz podłączony do jścia wskazywał dla T = 0ºC : 0,00V, dla T = 800ºC : 8,00V. Przez 100 przepływa prąd ze źródła prądowego o wartości 5mA. a Aproksymacja prostą otrzymaną poięciem członu R0BT. RL(T=R0 + R0 A T ( R I R K (* L L DC Obliczenia rezystancji na granicach przedziału. RL(0ºC=100,00Ω; RL(800ºC=100Ω+100Ω*3,9080*10-3 C -1 *800ºC=41,64Ω

Wyznaczanie wzmocnienia K. Dla T = 0ºC na RL jest napięcie we(t=500mv, Dla T = 800ºC na RL jest napięcie we(t=063,mv K we we Wyznaczanie przesunięcia DC. 8V 0V V 5,1177,063V 0,5V V Z zależności (* nika: T I R K K. DC ( L we DC = 0V - 5,1177 * 0,5V = -,5589V b Obliczenia dla prostej RL=f(T przecinającej się z R=f(T w punktach T i T. Obliczenia przeprowadza się w sposób identyczny jak w pkt a. Rezystancji na granicach przedziału. RL(0ºC=R(0ºC=100,00Ω; RL(800ºC= R(800ºC=375,51Ω Wyznaczanie wzmocnienia K. Dla T = 0ºC na RL jest napięcie we(t=500mv, Dla T = 800ºC na RL jest napięcie we(t=1877,55mv K we we 8V 0V V 5,8074 1,37755V V DC = 0V - 5,8074 * 0,5V = -,9037V c Obliczenia dla prostej RL=f(T przecinającej się z R=f(T w punktach T i T przesuniętej równolegle do góry. Dla wzmocnienia K i przesunięcia DC obliczonego tak jak w punkcie b należy dokonać korekcji przesunięcia DC o wartość ( R sr ( RL sr I[ R sr RL ] sr DC. Program ćwiczenia Dla T=0ºC oraz wartości T, (T, (T podanych przez prowadzącego znaczyć parametry układu formującego sygnał z termorezystora (K i DC oraz zbadać funkcje przetwarzania =f(t dla przypadków gdy charakterystykę 100 przyjęto jako liniową. a Poięto człon R0BT.

b Prosta RL=f(Tprzecina się z charakterystyką rzeczywistą termorezystora R=f(T na początku i końcu zakresu pomiarowego, c Prosta RL=f(T o takim samym nachyleniu co w podpunkcie b jest przesunięta równolegle w górę w celu zmniejszenia o połowę błędu nieliniowości. W ćwiczeniu należy użyć symulator opornika termometrycznego 100 lub nastawiać rezystancję na opornicy dekadowej po odczytaniu wartości z tabeli lub obliczeniu z zależności (1. Przed przystąpieniem do pomiarów sprawdzić stałość prądu przepływającego przez 100 dla zmian od wartości R(T do R(T. Przykładowa tabela pomiarowa stawienia: K=...V/V DC=...V I=...mA Lp T R RL [ºC] [Ω] [Ω] 1 0 50 3 100 R [Ω] (T=... V (T=... V R [%] TL [ºC] T [ºC] Metoda aproksymacji R=f(T T [%] [V] ( RL [V] [V] [%] Dane w tabeli: Lp: numer pomiaru, T: temperatura ustawiana na symulatorze 100, R: RL: R: TL: T L rezystancja 100 w temperaturze T obliczona z zależności 1 lub odczytana z tabeli, rezystancja prostej aproksymującej czujnik 100, R-RL, Temperatura odpowiadająca rezystancji RL, T T T T ( T ( T RL RL R : napięcie na jściu układu formującego. (RL: napięcie na jściu układu formującego dla rezystancji RL, (RL=I*RL*K+DC, : - (RL.

Zadania i pytania kontrolne 1. Zaproponuj algorytm ustawiania wzmocnienia K oraz przesunięcia DC układu formującego o schemacie blokom przedstawionym na rysunku 3.. Oblicz wzmocnienie K oraz przesunięcie DC układu dopasowującego sygnał z czujnika rezystancyjnego, którego rezystancja zmienia się w przedziale 50Ω do 300Ω tak aby korzystany był cały zakres przetwornika analogowo cyfrowego. Schemat bloko układu przedstawiony jest rysunku 3. Prąd płynący przez czujnik 1mA. Dopuszczalne napięcie na wejściu przetwornika A/C od 0V do 5V.